1. Что такое коммутация?

2. Какие коммутационные элементы вы используете у себя дома?

3. Как осуществляется моментное действие выключателя?

Глава 16

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

§ 16.1. Режим работы контактов

В коммутационных и электромеханических элементах, предназна­ченных для переключений электрических цепей при ручном и авто­матическом управлении, основным является контактный узел. Именно надежность контактного узла определяет работоспособ­ность любой коммутационной аппаратуры.

Контактный узел состоит из подвижного и неподвижного кон­тактов. Эти контакты могут находиться в замкнутом и разомкнутом состоянии. В замкнутом состоянии сопротивление между контакта­ми должно быть минимальным. Это сопротивление называют со­противлением контактного перехода. Казалось бы, для того чтобы обеспечить малое сопротивление контактного перехода, надо увели­чить площадь соприкосновения контактов. Однако даже при самой тщательной шлифовке поверхности контактов остается много мик-ровыступов и микровпадин (рис. 16.1). Поэтому площадь реально контактирующей поверхности меньше площади контактов. Для того чтобы увеличить реальную контактирующую поверхность, надо приложить силу, прижимающую контакты друг к другу. В первый момент при сближении контактов они соприкасаются лишь в одной точке (рис. 16.1, а), площадь которой очень мала, а сопротивление контактного перехода велико. Усилие прижима F создает на малой площади большое удельное давление, что приводит к смятию мате­риала контактов, увеличению площади соприкосновения и появле­нию новых точек соприкосновения (рис. 16.1, б). Удельное давление

уменьшается, и процесс сближения контактов и смятия их материа­ла завершится тогда, когда это удельнре давление сравняется с пре­делом прочности материала на смятие. Характер зависимости со­противления контактного перехода R^ от удельного контактного давления F_yu (рис. 16.1, в) показывает, что увеличение F_yu целесооб­разно только до некоторого предела, при котором сопротивление R_K уже достаточно близко к минимально возможному, определяемому электропроводностью материала контактов. Через замкнутые кон­такты проходит ток /, и они нагреваются под действием выделяю­щейся теплоты, соответствующей мощности потерь в контактном переходе: Р_к = I²R_K. Поэтому допустимое значение тока, проходяще­го через контакты, зависит от термической прочности контактов и от условий теплоотвода, т. е. от конструкции и размеров контактов.

В разомкнутом состоянии сопротивление контактов должно стремиться к бесконечности (практически миллионы ом), что обес­печивается изолирующими свойствами среды в контактном проме­жутке и расстоянием между контактами. В разомкнутом состоянии контакты подвергаются химическому воздействию окружающей среды, происходит их коррозия. Эта коррозия заключается в образо­вании оксидных (под действием кислорода воздуха) и сульфидных (под действием серы воздуха) пленок. У некоторых материалов (на­пример, у меди) эти пленки обладают большим сопротивлением, что приводит к увеличению сопротивления контактного перехода при замыкании контактов.

Наиболее тяжелый режим работы контактов связан с размыка­нием электрической цепи, поскольку при размыкании контактов между ними возникает электрическая дуга. При этом происходит расплавление контактов и их износ, который называется электриче­ской эрозией.

Таким образом, в процессе работы контакты подвергаются ме­ханическому истиранию, химической коррозии и электрической эрозии. Уменьшить отрицательное влияние этих факторов можно при правильном выборе конструкции контактов и их материала.